WO 2005/ DE CI beschrieben. An den Kompressor der Niveauregelanlage werden hohe Anforderungen gestellt So wird

1

Beschreibung

Verfahrcn zur Steuerung^eines

Kompressors

zur Druckmittelforderungineiner NiveauregelanlageeinesKraftfahrzeuges

DieErfindung^betriffteinVerfahrenzurSteuerungeinesKompressors, der zur Druckmittelforderungin einergeschlossenen Druckmittelanlage,vorzugsweisezur Druckmittelforderungin einergeschlossenenNiveauregelanlageeines Kraftfahrzeuges, geeignetist,bei

dem

zumindestwahienddesKompressorlaufesstandigdie aktuelle Kompressortemperatur bestimmt wird

und

derKompressorspatestens bei Erreichen einer Grenztemperaturabgeschaltetwird.

EinKompressorzur Dmckmitteliorderung wirdⁱⁿeinemKraftfahrzeugz.B.zur Steuerung bzw. RegelungeinerNiveauregelanlage eingesetzt DieNiveauregelanlage verfugtan mindestens ^einerderAchsen^desKraftfahrzeugesfiberLuftfedern, mitdexen Hilfeunabhangig

vom

Beladungszustanddes Kraftfahrzeuges die

Hohe

des

Fahrzeugaufbauskonstant gehaltenwerdenkann,indembei einer erhohtenZuladungdie Luftfedernmit Druckluftbefulltwerdenbzw.beieinererniedrigtenZuladungDrucfcluft ausdenLuftfedern abgelassenwird.EinegeschlosseneNiveauregelanlageverfugt

neben

denLuftfedernfibereinen Druckluftspeicher

und

derKompressor wird sowohldazu genutzt,

zum Anheben

desFahrzeugaufbausDruckluft aus

dem

Druckluftspeicherin _die Luftfedernzuviberfuhren, alsauchdazu,

zum

Absenkendes Fahrzeugaufbaus Druckluft ausdenLuftfedernindenDruckluftspeicherzuuberfuhren. Geschlossene

NiveauregelanlagenfurKraftfahrzeuge sindansichbekanntund^{z. B.}ausfuhrlichin der

DE

¹⁹⁹ 59 556

CI

beschrieben.

An

den Kompressorder Niveauregelanlagewerden hohe Anforderungen^gestellt So wird

zum

Beispielinsbesondere^gefordert,dass derFahrzeugaufbaudes Kraftfehrzeuges

mit

2

Hilfe der Niveauregelanlagestarkangehoben werdenkann (z.B.

von

einemNiedrigniveau ineinHochniveaubeieinem normalen

PKW

^{oderin einextremesHochniveaubeieinem}

Gelandewagen).Hierbeikanneszueiner starken Erhitzungundinfolgedessenzueiner Beschadigung desKompressors

kommen. Aus

diesemGrandesindbereitsverschiedene Temperaturmodellezur

Uberwachung

derKompressortemperaturentwickeltworden,so dassderKompressorbei ErreicheneinerGrenztemperatur(beidersichergestelltist,dass derKompressor nochnichtbescMdigtwixd)abgeschaltetwerdenkann.Viele dieser Temperaturmodelle (Temperaturmodellewerden

im

Folgenden^alsVerfahrenbezeichnet) zeichnensichdadurchaus, dass zur Feststellung derKompressortemperatur aufeinen teurenTemperatursensorverzichtetwerdenkann.Entsprechende Temperaturmodellesind

zum

Beispiel aus der

DE

^{4333 591 Al,}

DE

^{19621 946CI,}

DE

198 12234

Al und

der

EP 1253

321

A2

bekannt.

Keinesderbekannten VerfahrenberiicksichtigtjedochdieBesonderheiteiner geschlossenen NiveauregelanlageineinemKraftfahrzeug, bei dermitHilfedes

KompressorsDruckluftsowohlaus

dem

Druckluftspeicherindie Luftfedernalsauch

von

denLuftfedernindenDruckluftspeicher uberfuhrtwird.

Der

^{Erfindungliegtdie}Aufgabezugrunde, einVerfahrenzurSteuerungeines

KompressorsfiireineNiveauregelanlagezuschaffen, dassdieBesonderheiteneiner geschlossenenNiveauregelanlageberiicksichtigtundsomitfureine solchebesonders geeignetist

GemaB

denkennzeichnenden MerionaJes-des-Anspnichs¹ wirddieAufgabedadurch

gelost,dass zur

Bestimmung

der aktuellenKompressortemperatur derVordruck(von

dem

ausgehendderKompressorfordert)und^derGegendruck(gegendenderKompressor

ffirdert)desKompressorsberiicksichtigtwird.

Der

mitderErfindungerzielteVorteilistinsbesonderedarinzusehen, dass bei

dem

erfindungsgemaBen Verfahren^dieBesonderheiteinergeschlossenenNiveauregelanlage beriicksichtigtwird,indembei der

Bestimmung

deraktuellenKompressortemperatur

3

wahrenddes KompressorlaufesderVordruck undderGegendruckdesKompressors

einflieBt.Hfierdurchkann aufeinfecheArt

und

Weiseeineoptimale Kompressorlaufeeit erreichtwerden,ohnedass dieGefahrbesteht,dass derKompressordurchUberschreiten derGrenztemperaturbeschadigtwird.HierbeiwirddieKompressorlaufeeit aufdie

5 intemenDruckverhaltnisse innerhalb der geschlossenenNiveauregelanlageabgestellt Ein weiterer Vorteil derErfindungistdarinzusehen, dass die

Bestimmung

der aktuellen KompressortemperaturwahrenddesKompressorlaufesohneeinenTemperatursensor erfolgt

10

GemaB

einerWeiterbildungderErfindungnach Anspruch2wird wahrenddes KompressorlaufesnachjedervergangenenZeiteinheitdtdieaktuelle

Kompressortemperatururneinen Temperaturwert

dT

angepasst, dervonderDifferenz

Pgcgcft

-

_pvorzwischen

dem

Gegendruck und

dem

Vordruckabhangigist.

Der

mit der WeiterbildungerreichteVorteil^istdarinzusehen,dass einebesondereguteAusschopfung

15 derKompressorlaufeeitbis

zum

^Erreichender Grenztemperatur durchdie

Beriicksichtigung der Differenzzwischen

dem

Gegendruck

und dem

Vordruckdes Kompressors gewahrleistetist IstbeispielsweisedieDifferenzfcleinodernahezu 0

(entspricht alsoderVordruckungeiahr

dem

Gegendruck), sokannderKompressorder geschlossenen Druckmittelanlage ohne groBe Leistungsaufeahme^fordern, sodass ersich 20 nurlangsamerhitzt.

Demnach

wirdindiesemFall dieaktuelleKompressortemperatur nach

jedervergangenenZeiteinheitnururneinen kleinenTemperaturwertangepasst

und

es

kommt

bis

zum

Erreichen der Grenztemperaturzueinervergleichsweisenlangen Kompressorlaufeeit: Isthingegen diegenannteDifferenzpositiv

und

groB,so wirdvon

dem

KompressoreinehoheLeistungabgefordert, sodassersichauch starkerhitzt. In 25 diesem^Fallwirddie aktuelleKompressortemperaturnachjedervergangenenZeiteinheit

urn einengroBeren Temperaturwertalsin

dem

zuerstgenanntenFallangepasst,sodassdie Grenztemperaturschnellererreicht wird,alsbeieinerkleinen Differenz.

GemaB

einerWeiterbildung der Erfindung nachAnspruch3istder funktionale 30 Zus

amm

enhangzwischen

dem

Temperaturwert

dT

undder Differenz

p

^gCgen

—

_pvorals

KennfeldineinerSteuereinheitfurdenKompressorhinterlegt.

Der

Vorteil dieser

4

Weiterbildungistdarinzusehen, dass aufeinfacheArt

und Weise

derTemperaturwertdT, urndendie aktuelleKompressortemperaturangepasst wird,inAbhangigheitvonder Differenz

pg^n -

_Pvoraus

dem

Kennfeldausgelesenwerden^{kann. Ein}weiterer Vorteil dieserWeiterbildungistdarinzusehen, dassfurjedemoglicheDifferenz

p

^gegeil

-

_pvorein dazugehdriger Temperaturwert

dT

hinterlegtwerdenkann

und

somiteinebesondere genaue Anpassungder aktuellenKompressortemperaturmoglichistHierdurch wirdeine optimaleAusnutzungder

Kompr

es sorlaufeeit bis

zum

Erreichen derGrenztemperatur eizielt

GemaQ

einerWeiterbildung der Erfindungnach Anspruch

4

wirdinAbhangigkeitvonder Differenzpg^egen

-

_pvor,diezu Beginndes Kompressorlaufesvorliegt, ein fester

Temperaturwert

dT

vorgegeben.DerVorteil dieserWeiterbildungistinsbesondere darin zusehen,dassdieDifferenznur eineinziges

Mai

zuBeginndes Kompressorlaufes bestimmt werden^{muss. Eine}

Bestimmung

der DifferenzwahrenddesKompressorlaufes entfalltEinweiterer VorteildieserWeiterbildungistdarinzusehen, dassnureineinziger Temperaturwert

dT

vorgegebenwird, derdann wahrenddes gesamtenKompressorlaufes zurAnpassungder aktuellenKompressortemperaturbenutzt wird.

Das

erfindungsgemaBe Verfahrenistsomit besonderseinfechundmitgeringenRechenkapazitatenin der

Steuereinheit desKompressorsdurchfuhrbar. Somitkanneine einfach ausgebildete Steuereinheit benutztwerden,

GemaB

einerWeiterbildungderErfindung nachAnspruch5gibt

man

beieiner Differenz pgegen

-

_Pvor,die groBerals0ist,denTemperaturwert dTma*vor, der dermaximalin der geschlossenen Druckmittelanlage moglichenDifferenz

p

^gegen

—

_Pvorzugeordnetist.Der VorteildieserWeiterbildungwirdverstandlich,

wenn man

das Folgendebedenkt: Bei der maximalmoglichenDifferenzmusstederKompressor wahrendderDruckmittelforderung mitmaximalerLeistungfordern.Somitwurdebei dermaximalenmoglichenDifferenz wahrenddesKompressorlaufesdie starksteTemperaturerhohungstattfinden, so dassauch dervorgegebene Temperaturwert

dT dem

maximal moglichenTemperaturwert

dT

entsprechenwurde. Beieiner Differenz,die kleineristalsdiemaximalmoglicheDifferenz in

dem

System, istdie tatsachlicheTemperaturerhohungdesKompressorswahrenddes

5

Kompressorlaufes mitSicherheit niedriger.MitderWeiterbildung wirdalsoder Vorteil erreicht, dassnureineinziges

Mai

einTemperaturwert

dT

vorgegeben wird

und

dennoch

sichergestelltist,dass dietatsachlicheKompressortemperatur langsamersteigt alsdie berechnete Kompressortemperatur. DementsprechendistaufeinfacheArtund Weise

5 sichergestellt,dass dieGrenztemperaturdesKompressors wahrenddesKompressorlaufes nichtuberschritten wird.

GemaB

^einerWeiterbildungderErfindungnach Anspruch 6^gibt

man

beieinerDifferenz Pgegen

-

_Pvor,die kleinerodergleich 0ist, denTemperaturwert

dT

^vor,der der Differenz

10 pgegen

-

_pvorgleich0^{zugeordnetist}DurchdieseWeiterbildungwerdendieanalogen Vorteile fur eine DifferenzPgegen

-

pvor erreicht, die

im Zusammenhang

mitAnspruch5 erlautert

worden

^{sind(Naheress.}Figurenbeschreibung).

GemaB

einerWeiterbildungderErfindungnach Anspruch 7wirdzuBeginndes 15 Kompressorlaufes einemaximalesLaufeeitfurdenKompressorvorgegeben.Die

maximaleLaufeeitwirdsovorgegeben,dassdieGrenztemperaturnach Ablaufder

maximalenLaufeeitmitSicherheitnochnichterreichtist.DurchdieseWeiterbildungwird der Vorteil^erreicht,dass einAbschalten desKompressorsvorErreichen der

Grenztemperatur auch danngewahrleistetist,

wenn

dieKompressortemperatur durch einen 20 FehlerinderNiveauregelanlage(z.B. dvirchRechenfehlerinderSteuereinheitder

Niveauregelanlage)nichtoderfelschberechnetwird.

GemaB

einerWeiterbildungderErfindungnach Anspruch8 wirdbeiderVorgabeeines

,?eir^era*iirwertes

dT

zusatzlichdieFahrtgeschwindigkeitdesKraftfahrzeuges

25 berucksichtigt.

Der

WeiterbildungliegtderGedankezugrunde, dassmitzunehmender Fahrtgeschwindigkeit das Kraftfehrzeug

und

somitauch derKompressorder

Niveauregelanlage durchdenFahrtwindgekiihlt wird. Somitkonnenmitzunehmender Fahrtgeschwindigkeit deroderdieTemperaturwerte

dT

verrmgert werden.

30

GemaB

einerWeiterbildungderErfindungnach Anspruch 9wirdbei derVorgabeeines Temperaturwertes

dT

^{zusatzlichdie}elektrischeKompressorspannungberucksichtigt.

Der

Weiterbildung^liegtderGedankezugrunde, dass sichmitwachsenderelektrischer

Kompressorspannung^derVolumenstromdes Druckmittels in

dem

Kompressorerhohtund somitdie erzeugte

Warme

in

dem

Kompressor^ansteigt.

Mit

derWeiterbildung wird der Vorteilerreicht, dass dieser Anstieg^beiderVorgabedes Temperaturwertes

dT

5 berucksichtigt

wird

EinAusfiihrungsbeispiel

und

weitere Vorteile derErfindungwerden

im Zusammenhang

mitdennachfolgenden Figuren^{erlautert,darinzeigt:}

Fig. 1 eine geschlossene Niveauregelanlageⁱⁿschematischer Darstellung, 10 Fig.2 ^ein

Diagramm,

Fig.3 ein

Diagramm,

Fig.

4 einDiagramm,

Fig. 5 ein

Diagramm.

15 Figur1 zeigteine geschlossene Niveauregelanlageⁱⁿschematischer Darstellungmiteinem Kompressor2,einemDruckluftspeicher

4 und

Luftfedern6abis 6d,mitdenenderAufbau eines KraftfahrzeugesgegenuberseinenAchsenfedernd gelagert wird.

Zum

^Auftullen

einerder Luftfedern6abis

6d

(z.B. der Luftfeder6a) wird mitHilfedesKompressors 2 Druckluft aus

dem

Druckluftspeicher4uberdie schalfbarenWegeventile8, 10und 12a 20 uberfuhrt.DieschaltbarenWegeventile8

und

10

nehmen

dabeidie inderFigur1gezeigte

Schaltpositionein,das Wegeventil 12a wirdⁱⁿseine zweite Schaltposition uberfuhrt. .Es

istebenfalls moglich,mitHilfe desKompressors2Druckluft ausdenLuftfedern6abis6d

indenDruckluftspeicher4zuuberfuhrenrln-diesem^Fallwerden^dieschaltbaren Wegeventile 8, 10

und

12s^eg©eteass^<»^ae&dbinihreandereSchaltposition

25 ubergehen. EinederartigegeschlosseneNiveauregelanlageistansichbekanntund^z.B.

ausfiihrlich inihrem

Aufbau

undihrerFunktionsweiseinder

DE

19959 556

CI

beschrieben.

30

Wenn

mitHilfe desKompressors 2Druckluft aus

dem

Druckluftspeicher4^ineineoder mehrere derLuftfedern6abis6duberfuhrt wird, verandert sichwahrenddes

Kon^ressorlairfes dieKompressortemperatur.

Das

Gleiche ^gilt,

wenn

mitHilfe des

Kompressors 2Druckluftauseineroder mehrererderLuftfedem6abis6din

den

Kompressor

4

uberfuhrtwird Es musssichergestelltwerden,dass der{Compressor2eine bestknmteGrenztemperaturnichtuberschreitet,damiter nichtbeschadigt

wird Aus

diesemGrundewird erfindungsgemaBwahrenddes Kompressorlaufesinder(nicht 5 gezeigten) SteuereinheitderNiveauregelanlagedieKompressortemperaturstandig

uberwachtundderKompressor 2spatestens beiErreicheneinerGrenztemperatur abgeschaltet(derKompressor 2wirdfruherabgeschaltet,fellsderRegelvorgangyor Erreichen derGrenztemperatur beendetist;diesistdannderFall,

wenn

der

Fahrzeugauibaudas gewiinschte Sollniveauerreichthat).Beider

Bestimmung

der

10 aktuellenKompressortemperatur wirdderVordruckundderGegendruckdesKompressors 2berucksichtigt.HiefbeientsprichtderLuftdruckin

dem

Druckluftspeicher4

dem

Vordruck undderLuftdruckindenLuftfedern6abis6d, in diegefordert wird,

dem

Gegendruck,

wenn

^mitHilfedesKompressors2Druckluft aus

dem

Druckluftspeicher4in dieLuftfedern6abis6duberfuhrt

wird

Umgekehrthandeltes sichbei

dem

Luftdruckin 15 denLuftfedern6abis 6d,aus denengefordert wird,

um

denVordruck, undbei

dem

LuftdruckindenDruckluftspeicher

4 um

^denGegendruck,

wenn

mitHilfedes Kompressors 2DruckluftausdenLuftfedern6abis6dindenDruckluftspeicher

4

uberfuhrt

wird

20

Anhand

der Figuren2bis5wirderlautert, wiedieKompressortemperaturwahrenddes Kompressorlaufesunter Beriicksichtigung desVordruckesunddesGegendruckes uberwachtwird,BeidertiberwachungderKompressortemperaturwahrenddes

Kompressorlaufes wirddavonausgegangen,dass dieaktuelleKompressortemperaturzu Beginn desKompressorlaufes bekanntist Soentspricht diese aktuelle

25 KompressortemperaturderUmgebungstemperatur,

wenn

mitHilfedesKompressorseine bestimmtezeitlangkeineRegelunginderNiveauregelanlage

vorgenommen wurde

und sichderKompressorsomitaufdieUmgebungstemperaturabkiihlenkonnte.Fallseine vollstandigeAbkiihlungdesKompressors nacheinemvorherigem Regelvorgangnicht erfolgenkonnte(weilderZeitraumbis

zum

nachstenRegelvorgangzukurzist), soergibt 30 sichdieaktuelleKompressortemperaturzuBeginndesneuenRegelvorgangeswiefolgt:

Aus

der vorherigenRegelimgistaufgrundder standigenIJberwachungder

8

Kon^ressortemperaturdiejenigeKompressortemperatur^{bekannt,dieder}Kompressor

zum

Abschluss^derRegelungaufweist.

Nach

AbschlussderletztenRegelungwirdinder Steuereinheit derNiveauregelanlage gemessen,wieviel ZeitseitderletztenRegelung vergangenistFurdie verstrichene ZeitwirdeinebestimmteAbkuhlungdesKompressors

5

angenommen,

so dass^{sich fur}jedenzeitlichenVerlaufdie aktuelleKompressortemperatur des nichtlaufendenKompressorsergibt

Figur2 zeigt einDiagramm,in

dem

dieTemperatur

T

fiberder Zeittausgetragenist.

Dem

Diagramm

^isteine ersteKennlinie 14fiireinenerstenRegelvorgangzu entnehmen.

Der

1o Regelvorgang^beginnt

zum

^Zeitpunktt

=

0 und zu diesem^Zeitpunkt

moge

die aktuelle KompressortemperaturderUmgebungstemperatur

Tu

entsprechen(d.h.derletzte

Regelvorgang^{istsolangeher,dass der}KompressorsichaufdieseUmgebungstemperatur abkiihlen konnte).FernerwirdfurdenRegelvorgangdavonausgegangen,dass

wahrend

desRegelvorganges derVordruckkleineristalsderGegendruck.IndiesemFallistdie

15 Differenz

dp =

_pgcgcn

-

_Pvor

>

0, so dasssichderKompressor wahrend^des

KompressorlaufeserwarmenwircLDies gibt dieKennlinie 14 auchbereits qualitativ wieder, dadieTemperatur

T

desKompressors 2 mitwachsenderZeittansteigt.

Im

Folgendenwirderlautert,wieder TemperaturanstiegerfindungsgemaB bestimmt^wird:

Zum

^Zeitpunktt

⁼

^0istdieKompressortemperatur

T =

Tu.

Nach

einer Zeiteinheitdt(also 20 zur Zeitt

=

_dt)wirddieKompressortemperatur

Tu

urneinen Temperaturwert dTi

angepasst,wobei dTiin seinerGroBe von dp

= _p

g^ege

n-

pvorabhangig^ist.Dieaktuelle Kompressortemperatur

zum

^Zeitpunktt

=

dt ergibt sich

demnach

aus

T = Tu +

dTi.

Nach

einerweiterenZeiteinheit dt(t

=

2 dt)wirddie aktuelleKompressortemperaturzu diesem Zeitpunkt

wiederum

urneinen

Wert

dT~-39§epasst, derebenfellsvon dp

= _p

_gegen

-

Pvorzu 25 diesemZeitpunkt abhangigist.DieaktuelleKompressortemperaturzudiesem Zeitpunkt

ergibt sich alsoaus

T =Tu +

dT!

+ dT

2^.

Zu

einembeliebigen Zeitpunktergibt sichalso die aktuelleKompressortemperatur

T

wiefolgt:

T=Tu+

dTi

+dT

2

+ +

dTn,

9

wobei„n"fur dieAnzahldervergangenenZeiteinheitensteht JederderWertedTi^bis

dTn

istabhangig

von

^{derDifferenzdp}

=

^{Pgegen-PvorZudem}entsprechendenZeitpunkt.

Wenn

^diewie oben^erlautertberechnete Kompressortemperatur

T

^{vorBeendigungdes}

5 aktuellenRegelvorganges einen Grenzwert ^erreicht,wirdderKompressor

abgeschaltet,damit^ernichtaufgrund^einerOberhitzung beschadigtwird.

Der

durchdie Kennlinie14dargestellteRegelvorgang^istjedoch

zum

^Zeitpunktt

= 4

^dtbeendet^(der Fabrzeugaufbauhat also^bereitsdas Sollniveau^erreicht), zu

dem

dieaktuelleTemperatur nochweitunterhalb derGrenztemperatur ^Kegt,wieesauchderFigur2 zu entnehmen

10 ist

Der

^Figur2isteine weitereKennlinie 16fureinen weiterenRegelvorgangⁱⁿder

Niveauregelanlagezuentnehmen.

Auchbei dem

Regelvorgang

gemaB

der Kennlinie 16 wirddavonausgegangen,dasswahrenddes Regelvorgangesdie Differenzdp

>

0^ist,d.h.

15 derGegendruckistgroBeralsderVordruck.

Zum

Zeitpunktt

=

0^{weist der}Kompressor eineTemperaturauf,die oberhalb

von Tu

liegt,d. h.derKompressor^hattenach

dem

letztenRegelvorganginderNiveauregelanlage^{nicht die}Moglichkeit, sich vollstandigauf dieUmgebungstemperaturabzukiihlen.Ausgehend vondieser aktuellen

Kompressortemperatur

zum

^Zeitpunktt

=

0wirdwahrenddes Kompressorlaufes^(d.h.

20 wahrenddes Regelvorganges)die aktuelleKompressortemperaturzu einem^beliebigen Zeitpunktsoberechnet,wieesobenerlautertwordenist.

Zum

^Zeitpunktt

^{= tg^}

^erreicht

dieaktuelleKompressortemperatur

T

denTemperaturgrenzwert

IW

^{undderKompressor}

wirdabgeschaltet,auch

wenn

derRegelvorgang zu diesem Zeitpunktnochnicht abgeschlossenseinsollte.

Damit

wirdeinerUberhitzungdesKompressors wirksam 25 vorgebeugt.

Figur3zeigtein

Diagramm,

in

dem

dp

=

_pgegen

-

pvoruber

dem

Temperaturwert

dT

aufgetragenist.

Dem Diagramm

^isteine Kennlinie 18 zuentnehmen, ^dieden

Zusammenhang

zwischen dp

und dT

furalleWerte von dp

> 0

wiedergibt Eine

30 entsprechende Kennlinie^istin der Steuereinheit derNiveauregelanlagegespeichertund

im

Folgendenwird^erlautert,wiemitHilfe^einersolchenKennlinie 18 dieTemperaturwerte

10

dTi ^bis

dT

n^(s.auchFigurenbeschreibungzuFigur2) bestinuntwerdenkonnen.

Zum

Zeitpunkt dt(s.Figur2)

moge

dp

=

_dpi sein.

Aus

derKennlinie 18kanndanndas dazugehorige dTi abgelesen werden. EntsprechendwirdfurdieWertedp2,dp3,dp4 dpn vorgegangen.

Zur

Berechnung vondp

=

_pgegen-pvorzueinembestimmten Zeitpunkt

5 kannbeispielsweisemitHilfe

von

Drucksensoren20,22 (s.Figur1)deraktuelleVordruck

und

deraktuelleGegendruckdesKompressors2 gemessenwerden.

BeidenErlauterungen

im Zusammenhang

mitdenFiguren 2und3 wurde davon

ausgegangen,dassderGegendruck wahrenddererlautertenRegelvorgange groBeristals 10 derVordruck, sodassdp

=

_pgegen-pvor>0istEs^istjedochebenfallsmogiich, dass

wabrendeinesRegelvorgangesderGegendruckkleiner alsderVordruckist, so dassdp

=

Pgegen-pvor

<

Nullist.

Auch

fur derartigeRegelvorgangeistinderSteuereinheitder NiveauregelanlageeineKennlinie 18entsprechendeKennliniegespeichert,aus der die Temperaturwerte

dT

entsprechend den oberen Erlauterungen bestimmtwerdenkonnen.

15

Figur4zeigtein

Diagramm,

in

dem

ebenfallsdieaktuelleKompressortemperatur

T

fiber der Zeitt aufgetragenist.

Dem Diagramm

isteineersteKennlinie24^fureinen

Regelvorgangzuentnehmen.

Zum

Zeitpunktt

=

0, alsozuBeginndesRegelvorganges,

moge

die aktuelleKompressortemperatur

T =Tu

sein. Dariiber hinaus

moge

zu Beginndes 20 Regelvorganges (t

=

_{0) der}GegendruckfurdenRegelvorganggroBeralsderVordruck

sein, so dassdieDifferenzdp

=

_{pgegen-Pvor>0}ist(diesist z.B.derFall,

wenn

mitHilfe desKompressors

2

(s.Fig. ₁₎Druckluft aus

dem

Druckluftspeicher4in einodermehrere der Luftfedern6a, 6diiberfuhrtwerdensoil

und

derLuftdruckindiesemgroBeristals

im

Druckluftspeicher4).IndiesemFallwirdsichderKompressor wahrenddes

25 Regelvorganges erwarmen,d. h. dieaktuelleKompressortemperatur

T

istwahrenddes Regelvorgangesurn positiveTemperaturwerte

dT

zuerhohen.

Zum

^Zeitpunktt

—

_{0 wird}

furden gesamten Regelvorgang

gemaB

derKennlinie24ein einzigerTemperaturwert

dT

max festgelegt,

um

densich innerhalbeiner Zeiteinheit dtderKompressor erwarmen wurde,

wenn

die Differenzdp

=

_pgegen-pvorden

im

System maximalmoglichen

Wert

30

annehmen

wiirde,d. h.derGegendruckseinzulassiges

Maximum und

derVordrucksein zulassigesMinimiimaufweisen wurde.IndiesemFallwurdesichderKompressorwahrend

11

einer Zeiteinheit dt

maximal

erwarmen,^furalleanderen, kleinerenWerte

von

dp ware^die

Erwannung

desKompressors geringer.

Der

sofestgelegteTemperaturwert dTmaxwirdnach jederZeiteinheitdt2x1maktuellenTemperaturwert

T

desKompressorshinzuaddiert,so

dass sich dieserergibt:

5

T=Tu + nxdT

max,

wobei„n" der

AnzaM

der verstrichenen Zeiteinheitenentspricht.Der Regelvorgangwird abgebrochen,

wenn

dieberechneteaktuelleKompressortemperatur, ^die

gemaB

der 10 Kennlinie24berechnetwird, denTemperaturwertTgjenz erreicht,und zwar auchdann,

wenn

derRegelvorgang nochnicht abgeschlossenistSomitisteinerBeschadigungdes Kompressorsdutch Uberhitzung^sichervorgebeugt.Durchdie einmaligeFestlegung des Temperaturwertes

dT^

^{fiirdenFall, dassdpzuBeginn}des Regelvorgangesgroflerals0

ist,wirdder Vorteileireicht,dassnur zuBeginndesaktuellenRegelvorganges (d.h,

zum

15 Zeitpunktt

=

₀₎festgestelltwerdenmuss,dassdpgroflerals0ist

Danach

brauchen wahrend^desRegelvorganges keineBestimmungen

von

dp

und

somitkeine

Druckmessungen

mehr vorgenommen

zu werden.

Der

Figur

4

isteineweitereKennlinie26zu entnehmen,beider dieaktuelle 20 Kompressortemperatur genauerberechnetwird,

und

zwarsowiees bereits

im

Zusammenhang

mit der Figur 2

im Zusammenhang

mit derKennlinie 14erlautert

worden

istDieKennlinie26^verlauftzwangslaufig unterhalb derKennlinie24,dabei der Kennlinie

24 vom maximal

moglichen Temperaturanstieg

im

Kompressor

und

beider Keonlinie26

von dem

tatsachlichen Temperaturanstieg

im

Kompressor ausgegangenwird, 25 der kleinerodergleich

dem

maximalmoglichen Temperaturanstieg^ist.Diesbedeutet, dass Surchdie einfacheBerechnungsmethodeder aktuellenKompressortemperatur

gemaB

der Kennlinie24einehoheSicherheitgewahrleistetist

Esistmoglich,zusatzlichzuderGrenztemperatur

Tg^

einemaximaleLaufzeit

W

^zur

30 den Kompressorfestzulegen, die sogewahltwird,dass derKompressor zu diesem

ZeiQ>unktsichernocheineTemperaturunterhalb derGrenztemperaturTgrenzaufweist

Der

12

Regelvorgang kann nach AblaufderZeitspanne abgebrochenwerden. IndiesemFall

isteinerUberhitzungdesKompressorsdurcheine einfacheZeitmessung auchfurdenFall sichervorgebeugt,dassdieaktaelleKompressortemperatur aufgrundeinesFehlerinder SteuereinheitderNiveauregelanlageetc. nichtrichtigberechnet

wird

Figur5 zeigteinDiagramm,bei

dem

ebenfalls die aktuelleKompressortemperatur

T

iiber derZeittaufgetragenist.

Im

Gegensatzzu Figur

4

wirdbei

dem Diagramm gemaS

Figur5 jedoch davonausgegangen, dass derGegendruck zu BeginndesRegelvorgangeskleinerist

alsderVordruckoderdiesementspricht,so dass dieDifferenz

d =

_Pgegen-Pvor

<

0ist Dies

istbeispielsweise derFall,

wenn

derKompressor2 (s.Figur ₁₎

von dem

Druckluftspeicher

4

inmindestenseinederLuflfedern6abis6dfordertundhierbei der Luftdruck inden Luflfedern 6abis6dkleineristals

im

Druckluftspeicher4.DiesistebenfallsdannderFall,

wenn

mitHilfedesKompressors 2Druckluft ausmindestenseinerder Luflfedern 6abis6d in

dem

Druckluftspeicher

4

uberfuhrtwirdundderLuftdruckin

dem

Drackluftspeicher

4

kleineristalsindenLuflfedern6abis6d.FurdenFall,dass die Differenzdp

< 0

^ist, erwarmtsichderKompressor

wahrend

desKompressorlaufes nurschwach(diesistdann derFall,

wenn

die DifferenzdpungefahrgleichNullist)bzw.wirdevtl. sogarabgekiihlt (dieskann dannderFall sein,

wenn

dpdeutlich kleineristals 0).

Es

istalsofiiralleFalle, beidenen zu BeginndesKompressorlaufesdtp

<

0ist,moglich, bei derBerechnungder aktuellenKompressortemperatur

T

wahrenddesKompressorlaufesdavonauszugehen, dass derKompressor sichproZeiteinheitnurschwachurn einen

Wert

dT^inerwarmt

Aus

diesem

Grunde

kannzu der aktuellenKompressortemperaturT, die derKompressor

wahrend

einesbestimmten-Zeitpunkteshatter^naehAblaufeinerZeiteinheitzudieser

Erwaxmung

gehorende

Teayegafaaayest^^^

hin™*AiKf>rtwerden,urndieaktuelle Kompressortemperatur

T

zu

dem

spateren Zeitpunkt abzuschatzen.Entsprechendwird nachjederZeiteinheitvorgegangen, sodasssichfiirdieabgeschatzte

Kompressortemperatur

T

^{die inderFigur 5}gezeigte Kennlinie28 in

Form

einerGeraden ergibtFalls dieKompressortemperatur

T gemaB

der Kennlinie28 vorBeendigungdes Regelvorganges^dieGrenztemperaturTgrenz erreicht,wirdderKompressorabgeschaltet, so einerUberhitzungdesKompressorssichervorgebeugtist

13

Der

Figur 5isteine weitereKennlinie30 zuentnehmen,wiedietatsachliche

TemperaturerwarmimgdesKompressorfur eine^Fallwiedergibt,ⁱⁿ

dem

^{dieDifferenzdp}

deuflichkleinerals0 ist

Dem Diagramm

^{istzuentnehmen,}dass die Kennlinie30 zu

jedem

Zeitpunkt

T

unterhalb derKennlinie28verlauft,oachder

immer

geregelt wird,

wenn

^die

5 Differenzdp

< 0

ist

Durch

die einfacheRegelung

gemaB

derKennlinie28^{istalsofuralle} Fane,indenendie Differenzdp

<

0ist,sichergestellt, dass derKompressorsich nichtfiber dieGrenztemperaturTgrenzbinauserwarmt.

DieRegelungen,^die

im Zusammenbang

^{mit denFiguren}

4 und

5^erlautertwordensind, 10 haben denVorteil,dassauBerschlieMch zu Beginn^derRegelungdie Differenzdp

=

Pgegen

-

pvorbestimmtwerdenmuss.InAbhangigkeit^davon, ob

dp >

oder

<

^gleich0istwirdein Temperaturwert

dT

festgelegt der^fiberdieganzeRegelungbeibehaltenwird.

Der

Gegendruck

und

derVoxdruck kannzuBeginndesRegelvorganges mitHilfe der in der Figur 1 gezeigtenDracksensoren20,22 bestimmtwerden. Altemativ^istesmoglich,den

15 Gegendruck

und

den Vordruck

und

damitdie DifferenzdpmitHilfe eines einzigen Drucksensors32aufeinfacheArt

und

Weise zubestimmen,

was im

^{Folgendenerlautert}

wird (s. auch^{Fig. 1).}

Nebmen

^wiran,derFahrzeugaufbau desKraftfahrzeugessoliander Vorderachseangehobenwerden, sodassmitHilfe desKompressors 2^dieLuftfedem6a

und

6bmitDruckluft aus

dem

Dmckluftspeicher4betulltwerden^mfissen.

Wahrend

des 20 Regelvorganges wird mit^HilfevoninderFigur1nicht gezeigtenHdhensensoren^standig

dasaktueUeNiveaudesFahrzeugaufbaus^iiberwacht

Der

Regelvorgang^istbeendet

wenn

das aktueUeNiveau^desFahrzeugauroaus das ^{Sollniveauerreicht}hat KurzvorErreichen des Sollniveauswird mitHilfe desDrucksensors 32 der Luftdruckⁱⁿden Luftfedem 6a

und

6bgemessen.

Dazu

^wirdmitHilfedes Drucksensors32derLuftdruckin

dem

^{Punkt 34}

25 bestimmt,der

dem

^Luftdruckinden Luftfedem6a

und

6bentspricht Zusatzlichwirddas

Volumen

ⁱⁿden Luftfedem^6a

und

6bmitHilfedes Signals derHohensensoreninansich bekannter Art

und Weise

^bestimmt.Die Luftmengeⁱⁿden Luftfedem6aund 6bergibt sich

dannaus

dem

Produkt desLuftdruckes in diesenLuftfedem6a, 6b

und dem Volumen

^der Luftfedem6a, 6b.Bei

dem

^vorherigenRegelvorgangan den^Luftfeder6c,6d^der

30 HinterachsedesKraftfahrzeuges^(dasKraflfahrzeugwird

immer

wechselseitigander Vorderachse

und

derHinterachsegeregelt

um

einvorgegebenes ^Sollniveauzu^erreichen)

14

istaufdie gleicheArt

und

WeisedieLuftmenge indenLuftfedern6c, 6d bestimmt worden.

Die Luftmengein

dem

Speicher

4

ergibt sichdanndaraus,dass

man von

der

5 Gesamtluftmengeder Niveauregelanlage(diebekanntist,daes^sich

um

eine geschlossene Niveauregelanlagehandelt)dieLuftmenge indenLuftfedern6a,6bder Vorderachse

und

indenLuftfedern6c,

6d

derHinterachseabzieht.Der

Druck

in

dem

Druckluftspeicher

4

ergibt sichdanndaraus,dass

man

diesoermittelteLuftmengedurch das bekannte

Volumen

des Druckluftspeichers

4

teilt

10

Nach

AbschlussderRegelungandenLuftfedern6a,6bderVorderachse sind in der SteueieinheitderNiveauregelanlagealso dieLuftdruckeindenLuftfedern6a,6bder Vorderachse,denLuftfedern6c,

6d

der Hinterachseundin

dem

Druckluftspeicher4 bekannt.Bei

dem

folgenden Regelvorgang andenLuftfedern6c,6dder Hinterradachse

15 kanndannalsodieDifferenzdp

= _p

_gegcn

-

_pvorbestimmt werden. FiirdenFall, dassmit

HilfedesKompressors 2Druclduft aus

dem

Druckluftspeicher4ⁱⁿdie Luftfedern6c, 6d uberfuhrtwerdenmuss,ergibt sichdipaus der Differenzp(Luftfedem6a,6$

—

P(Druckiuftspdcher4>

FiirdenFall, dassDruclduftausdenLuftfedern6c,6dabgelassenwerdenmuss, wird mit HilfedesKompressors 2Druckluft aus diesenindenDruckluftspeicher4^uberfuhrt.In 20 diesem^Fallergibtsich die DiffernzdpausP(Druckiufispeicher 4)

-

P(Luftfedem6c,6d)

Bezugszeichenliste (TeilderBeschreibung)

15

2 Kompressoi

4 Druckluftspeicher

6a, 6d ^Luftfeder

10 8, 10, 12a, 12d SchaltbaresWegeventil

14, 16, 18 Kemilinie

20,22 Drucksensor

24, 26, 28, 30 ^Kennlinie

32 Drucksensor

15

16

Patentanspruche

5 1. Verfahren^zurSteuerungeinesKompressors(2),der zurDrackmittelforderungineiner geschlossenenDruckmittelanlage,vorzugsweisezurDmckmittelforderungin einer geschlossenen Niveauregelanlage^einesKraftfahrzeuges, geeignet^ist,bei

dem

zumindestwahrenddes Kompressorlaufes standig die aktuelleKompressortemperatur bestimmt wird

und

derKompressor(2) spatestensbei Erreicben ^einerGrenztemperatur 10 abgeschaltet wird,dadurchgekennzeichnet, dass zur

Bestimmung

der aktuellen

Kompressortemperatur^derVordruck undderGegendruckdesKompressors(2) beriicksichtigt wird.

2. VerfahrenzurSteuerungeinesKompressors(2)nach Anspruch 1,dadurch

15 gekennzeichnet, dass

wahrend

des Kompressorlaufesnachjedervergangenen Zeiteinheitdtdie aktuelleKompressortemperatur

um

^einenTemperaturwert

dT

angepasst wird, der

von

derDifferenz

p

^gegen

-

_Pvorzwischen

dem

^Gegendruck

^{und dem}

Vordruckabhangigist.

20 3. VerfahrenzurSteuerungeinesKompressors(2)nach Anspruch2, dadurch

gekennzeichnet, dass derfiinktionale

Zusammenhang

zwischen

dem

Temperaturwert

dT und

der Differenzpgegen

-

_pvoralsKennfeldⁱⁿeiner Steuereinheit^furden Kompressor(2) hinterlegt^ist.

25 4. VerfahrenzurSteuerungeinesKompressors(2)nach Anspruch 2,dadurch

gekennzeichnet, dassinAbhangigkeitvonderDifferenz

p

^gegen

-

Pvor,diezu Beginndes Kompressorlaufes^{vorliegt,einfester}Temperaturwert

dT

^{vorgegebenwird,}

5. VerfahrenzurSteuerungeinesKompressors (2)nach Anspruch4,dadurch

30 gekennzeichnet, dass

man

bei einer Differenz

p^ ^-

^{Pvor,diegroBeralsNull ist,den}

17

Temperaturwert

dT

^{vorgibt, derdermaximalmoglichenDifferenz}

p

g^egen

-

_pvor

zugeordnetist

6. VerfehrenzurSteuerungeinesKompressors(2)nachAnspruch4,dadurch

5 gekennzeichnet, dass

man

bei einer Differenz

pg^ ^-

^Pvor,die kleineroder gleichNull

ist,denTemperaturwert

dT

^vorgibt,der der Differenzpgegen

-

_Pvor

=

Null zugeordnet

ist.

7. VerfehrenzurSteuerungeinesKompressors(2)nach einemder Anspriiche 1 bis6,

1o dadurchgekennzeichnet,dasszu Beginndes KompressorlaufeseinemaximaleLaufeeit furden Kompressor(2)vorgegeben^wird.

8. VerfehrenzurSteuerungeinesKompressors(2)nacheinemder Anspriiche2bis7,

dadurchgekennzeichnet, dass bei derVorgabe^einesTemperaturwertes

dT

zusatzlich

15 dieFahrtgeschwindigkeit desKraftfahrzeuges berucksichtigt wird.

9. VerfehrenzurSteuerungeinesKompressors(2)nach einemderAnspriiche2 ^bis8,

dadurchgekennzeichnet,dassbei derVorgabe^einesTemperaturwertes

dT

zusatzlich die elektrischeKompressorspannung berucksichtigt wird.

20

10.Bedarfsabhangig^ein-

und

ausschaltbarerKompressor₍₂₎fiireine geschlossene Drucktnittelanlage,vorzugsweiseeine geschlosseneNiveauregelanlage^eines Kraftfahrzeuges,

dem

eine Steuereinheitzugeordnetist,diezumindestwahrend^des Kompressorlaufesstandig die^aktuelleKompressortemperatur bestimmtund

den

25 Kompressor(2) spatestensbei Erreichen^einergespeichertenGrenztemperatur abgeschaltet,dadurchgekennzeichnet, dassmittelsdes Steuergerates einVerfahren nach einemderAnspriiche 1 bis9durchgefuhrt wird.

30

FIG. 2

T/°C

1dt

2dt 3dt

4dt-

f

Grenz

FIG. 3

dT

dR,

dP

2

dP

3

dP ₄ dP

3/3

T/°C

"^Grenz

FIG. 4

dt

2d

t

3d

t

^gegen

" r vor

max

^t/s

(

Pnpnpn

^"

^P

vnr

>0)

t/°c 4

FIG. 5

Tgrenz

'P_ir

- P

< 0

gegen

vor

-

^'